Номер 7, страница 201 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

7. Составьте уравнения реакций образования кислотных дождей.

Кислотные дожди — это все виды атмосферных осадков, таких как дождь, снег, град и туман, кислотность которых превышает нормальный уровень (обычно pH ниже 5.6). Основной причиной их возникновения являются выбросы в атмосферу оксидов серы $(SO_x)$ и азота $(NO_x)$ в результате промышленной деятельности, работы теплоэлектростанций и сжигания топлива в автомобилях.

Образование серной и сернистой кислот

Процесс формирования серной кислоты, основного компонента кислотных дождей в промышленных районах, происходит в несколько этапов.

1. Сжигание серосодержащего топлива. При сжигании ископаемого топлива (угля, мазута), которое содержит серу в качестве примеси, образуется диоксид серы (сернистый газ):

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

2. Окисление диоксида серы. В атмосфере диоксид серы медленно окисляется кислородом воздуха до триоксида серы. Эта реакция ускоряется (катализируется) наличием в воздухе частиц пыли, соединений железа или марганца, а также под действием солнечного света:

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

3. Образование кислот. Триоксид серы очень активно реагирует с водяным паром в атмосфере, образуя сильную серную кислоту, которая выпадает на землю в виде кислотного дождя:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Также диоксид серы может напрямую растворяться в каплях воды, образуя слабую сернистую кислоту:

$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

Сернистая кислота затем может быть окислена в атмосфере до серной.

Ответ: Ключевые реакции образования серной кислоты: $S + O_2 \rightarrow SO_2$; $2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$; $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$.

Образование азотной и азотистой кислот

Оксиды азота, второй основной источник кислотных дождей, образуются преимущественно при высоких температурах.

1. Образование монооксида азота. При очень высоких температурах, например в двигателях внутреннего сгорания или во время грозовых разрядов, атмосферный азот реагирует с кислородом:

$N_2 + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2NO$

2. Окисление монооксида азота. Образовавшийся бесцветный газ NO в атмосфере довольно быстро окисляется кислородом до диоксида азота $(NO_2)$ — газа бурого цвета с характерным запахом:

$2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$

3. Образование кислот. Диоксид азота реагирует с водой, образуя смесь сильной азотной и слабой азотистой кислот:

$2NO_2 + H_2O \rightarrow HNO_3 + HNO_2$

В присутствии кислорода, растворенного в воде, весь диоксид азота превращается в азотную кислоту. Эта реакция является основным путем образования азотной кислоты в каплях облаков и тумана:

$4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$

Ответ: Ключевые реакции образования азотной кислоты: $N_2 + O_2 \rightarrow 2NO$; $2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$; $4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$.

Для полноты картины следует упомянуть, что даже незагрязненная дождевая вода является слабокислой (pH ≈ 5.6). Это связано с растворением в ней углекислого газа $(CO_2)$ из атмосферы и образованием слабой угольной кислоты:

$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$

Эта реакция является естественным процессом и не считается причиной проблемы кислотных дождей, которая вызвана антропогенными загрязнителями.